鋰金屬是下一代高能量密度電池最有前景的負極之一。然而，鋰金屬負極（LMAs）的實際應用卻受到無法控制的固體電解質界面（SEI）形成和有害的鋰枝晶生長的阻礙。

圖1 制備工藝及表征

北京航空航天大學宮勇吉等利用精心設計的 SnS2 納米薄片涂層對商用聚丙烯（PP）隔膜進行改性（稱為 SnS2@PP），以解決上述問題。一方面，SnS₂是一種常用于儲能的材料，其價格較低（0.267美元/千克），具有優異的空氣穩定性，當與PVDF粘結劑、NMP溶劑混成漿料時在隔膜上具有良好的潤濕性，因此大規模制備SnS₂改性隔膜極具潛力。

另一方面，二維SnS₂納米片有利于構建均勻且超薄的人工SEI，鋰金屬會與SnS₂涂層自發反應，形成由Li₅Sn₂和Li₇Sn₂相組成的人工SEI 層，這些相具有較高的鋰離子擴散速率和較好的鋰親和性。

此外，電子絕緣/離子導電的Li₂S相則可以在SEI/Li界面起到阻擋電子的作用，這些原位生成的界面相不僅能確保快速的Li⁺通量和均勻的鋰沉積，還能有效抑制LMAs與電解液之間的副反應。

圖2 對鋰金屬負極的保護

因此，鋰||鋰對稱電池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2的條件下可實現超過2700小時的穩定循環。另外，值得注意的是，SnS2@PP可使鋰||磷酸鐵鋰紐扣電池在2C下循環超過600次后容量保持率達到～80%；并使在鋰||磷酸鐵鋰軟包電池在高正極負載（13 mg cm^-2）、超薄鋰箔（50 μm）和貧電解液（2.8 g Ah^-1）條件下，在0.3 C下循環超過110次后容量保持率達到～97%。

因此，這項工作為利用簡單的制備方法和可擴展的工藝制造新型商用隔膜提供了更多啟示。

圖3 鋰||磷酸鐵鋰全電池性能

A functional SnS2-engineered separator for durable and practical lithium metal battery. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102900